Switch réseau (commutateur)
 Un switch Ethernet (en Français, un commutateur) est un
concentrateur
qui permet d'augmenter le nombre d'ordinateurs connectés sur un
réseaux Ethernet (topologies en étoile) en local (ce qu'on appelle en
jargon informatique un LAN). Il est équivalent à un HUB
à ce niveau mais son fonctionnement interne est différent: un switch analyse
les trames (un terme technique qui désigne le contenu mais aussi les en-têtes
qui reprennent d'autres parties comme l'adresse MAC du PC qui émet et celle du
destinataire comme expliqué dans la partie modèle OSI), un hub ne fait que
d'amplifier le signal pour le renvoyer vers tous les équipements connectés. Un
switch enregistre dans une sorte de base de donnée interne les adresses MAC
associées à chacun de ses ports physiques (les connecteurs RJ45 par
exemple mais aussi pour certains modèles Gigabits en fibre
optique)
et ne transmet les données que vers le connecteur associé. A la différence
d'un routeur, il
ne permet pas de connecter des réseaux de classes d'adresses IP différentes.
Une autre différence, un switch
peut travailler en Full duplex: il peut émettre et recevoir les
données sur un même port réseau simultanément, donc en bidirectionnel, en
multipliant par deux le taux de transfert. Il est de type "Auto
Negociation" s'il détecte automatiquement le mode full ou half
duplex selon l'équipement connecté. Auto MDI/MDIX
signifie la détection automatique des câbles RJ45 croisés-droits, c'est la
cas de tous les modèles actuels. Sinon, vous
devez utiliser un câble croisé ou un port dédié avec deux connecteurs dont
un inversé ou un bouton poussoir qui croise la connexion en interne.
Fonctionnement d'un switch.
 A chaque nouvelle connexion, le
commutateur construit une table
d'équivalence adresse MAC - numéro de port de connexion dans sa mémoire
interne. Un switch ne travaille pas avec les adresses IP, les ordinateurs
utilisent une table ARP qui contient la correspondance entre l'adresse IP et
l'adresse MAC et n'envoient que l'adresse MAC sur le réseau sur TCP (l'adresse
IP est elle envoyée par IP ). Selon le modèle et le type, la capacité mémoire est plus ou moins
limitée.
Lorsqu'un switch reçoit une adresse
destinataire, il vérifie si l'adresse est dans sa mémoire (correspondance adresse
physique / Ethernet). Si l'adresse MAC est
connue, il envoie les données sur le port pysique associé. Si nous utilisons plusieurs switchs en cascade ou si l'adresse n'est pas dans la table
ARP, il va envoyer un message spécial (une adresse MAC
FF.FF.FF.FF.FF.FF,
appelée broadcast) sur tous ses ports pour
demander sur lequel ce périphérique est connecté. En recevant ce message, le deuxième switch
vérifie dans sa propre table s'il a une correspondance entre l'adresse
MAC et un de ses port. Si elle est connue, il va
renvoyer un message au premier qui va mettre à jour sa table de
correspondance (port de connexion au deuxième switch) et envoyer le message vers le deuxième
commutateur.
Types.
La technologie utilisée (le mode) est liée
aux types de données échangées, à l'architecture
du réseau mais aussi au niveaux de performances.
- Store and Forward (le modèle standard) enregistre toutes les trames
en mémoire avant
de les transmettre sur le port associé à l'adresse de destination. Avant d'enregistrer
les trames, il va les analyser au niveau de la détection des erreurs (RUNT
par exemple), mise à jour de la table d'adresses jusqu'à des filtrages pour les appareils
Level 3 administrables du système
OSI, suivant les modèles. Ce mode n'envoit pas de trames incomplètes et
permet de mélanger des connexions en cuivre avec de la fibre optique ou
même d'utiliser plusieus vitesses de connexions. La mémoire de
stockage des trames est de 256 KB à plus de 8 MB suivant le modèle. Les
modèles de bas de gamme bureautique utilisent la même mémoire en
regroupant des ports entre-eux, les plus gros dédient une mémoire tampon
par port. Le temps de lantence dépend de la taille des trames, d'où un ralentissement lors de transferts de gros fichiers,
également limitée par le MTU.
- Cut Through n'enregistre pas les trames et ne décode dans
l'en-tête que l'adresse Mac de destination. Il ne lit pas le contenu du
message. Cette solution plus rapide mais plus risquée n'est utilisée que pour des applications clients /
serveur.
- Cut Through Runt Free (Fragment Free dans les
modèles CISCO) découle
du précédent. En cas de collision sur le réseau Ethernet, un RUNT de moins de 64
octets est envoyé. De fait, ces switchs analysent les 64 premiers bytes de chaque trame.
Elle n'est envoyée que si la longueur est de 64 bytes minimum et ignorée
sinon. L'avantage est un faible temps de latence.
- Adaptive Cut Through intègre surtout une correction d'erreurs.
Ils enregistrent les ports avec des erreurs répétitives. Lorsqu'un
seuil est dépassé, le port commute en mode Store and Forward, isolant certaines partie
du réseau (câblage). Si le taux d'erreurs redevient normal, le port du commutateur
revient en Cut Through.
Particularités supplémentaires
- Un Switch stackable (empilable) permet la connexion de plusieurs
commutateurs entre-eux
de même modèles, le nombre est limité.
L'ensemble partage une même table de correspondance en les regroupant. La technologie utilise le Meshing.
Le Port Trunking
réserve un certain nombre de ports
pour des liaisons entre 2 commutateurs réseaux.
- Un switch manageable permet
une gestion des ports mais aussi en Giga-Ethernet modifier la taille
des trames.
- Les switchs de niveau 4 ne gèrent pas la couche 4 du modèle
OSI (c'est un abus de
langage, par extension du
niveau 3). Ils peuvent analyser les applications à l'origine des données transmises. Cette
particularité leur permet d'accorder des priorités à certains logiciels au
niveau de la bande passante ou même d'interdire certaines applications (logiciels peer
to peer par exemple).
- Les modèles professionnels sont le plus souvent montés
en racks, les modèles bureautiques sont de simple boîtiers avec un
transformateur électrique externe.
C'est également le terme anglais désignant un interrupteur.
Définitions associées: Protocoles
réseaux - routeur
- système OSI - paires
téléphoniques RJ45 - connections
optiques
Dernière mise à jour, le 26/01/2021
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